Recursos geológicos de Trás-os-Montes – Passado, presente e perspetivas futuras

Em consequência da sua evolução ao longo da história da Terra, a região de Trás-os-Montes e Alto Douro possui uma grande diversidade de recursos geológicos. Alguns deles foram explorados pelo Homem em diferentes momentos da sua História. Este livro pretende contribuir para o conhecimento, valorização e promoção dos recursos geológicos e do património associado à sua exploração no passado; pois estamos convencidos de que uma eficiente exploração de alguns destes recursos, juntamente com a valorização turística do património geológico-mineiro, muito pode contribuir para dinamizar a economia da região. A Península Ibérica é constituída por formações rochosas que resultam da ação dos processos geotectónicos e dos fenómenos atmosféricos ao longo de mais de 500 milhões de anos (Ma). Neste contexto, Trás-os-Montes é uma região particularmente privilegiada pois é possível encontrar aqui a marca de grande parte dos fenómenos geológicos decorridos desde, ou mesmo antes, do princípio da formação da cadeia montanhosa Hercínica, ou Varisca, ocorrida na Era paleozoica. Uma dessas marcas é o maciço de Bragança e Morais, resultante da instalação de mantos de carreamento por obducção, testemunho da colisão continental então ocorrida. Neste maciço encontram-se rochas únicas com origem na crosta continental inferior e no manto, como é o caso dos Granulitos do Tojal dos Pereiros (Bragança) que, tal como se verá neste livro, poderão ser das rochas mais antigas da Terra com cerca de 1000 Ma. Neste livro procura-se fazer uma síntese dos vários depósitos minerais metálicos e não metálicos assim como das massas rochosas, com interesse económico, resultantes da sequência dos vários processos geológicos ocorridos desde o início do ciclo orogénico Hercínico até aos dias de hoje como, por exemplo, a erosão, o transporte, a sedimentação, o metamorfismo, o magmatismo e a deformação tectónica. Outra consequência da evolução geodinâmica são as inúmeras nascentes de água mineral natural com propriedades sulfúreas, gasocarbónica ou bicarbonadas sódicas, ligadas a mineralizações em grande profundidade ao longo das falhas, de orientação NNE-SSW, de Manteigas – Vilariça – Bragança e Penacova – Régua – Vila Real – Verin. O sistema de fraturas resultante do relaxamento de tensões orogénicas ocorrido na Era Mesozoica, condicionou também a instalação da rede hidrográfica atual e, juntamente com o processo erosivo iniciado no Pérmico, são os grandes responsáveis pelas magníficas paisagens de Trás-os-Montes e Alto Douro. Devido às suas propriedades terapêuticas conferidas pela suas características naturais de mineralização, algumas águas de origem profunda (Águas Minerais Naturais) são aproveitadas em termalismo de bem-estar ou terapêutico, podendo ainda ser, concomitantemente ou não, disponibilizadas engarrafadas. Neste livro apresenta-se o importante testemunho das práticas de exploração e gestão das concessões hidrominerais das empresas VMPS – Águas e Turismo, S.A. e UNICER Aguas, S.A, detentoras das marcas Pedras Salgadas, Salus Vidago, Melgaço e Vitalis. Os recursos minerais da região transmontana foram explorados pelo Homem desde tempos remotos. Como se verá neste livro, existem evidências da prática da metalurgia desde o VI milénio a.C. São também conhecidos os vestígios de uma intensa mineração deixados pelos romanos como, por exemplo, em Três Minas (ouro), Montesinho (ouro) e Moncorvo (ferro). Contudo, foi sobretudo na época moderna, com destaque para o período compreendido entre meados do século dezanove e o fim do século vinte, que a atividade mineira em Trás-os-Montes teve o seu apogeu. São ainda bem evidentes na nossa paisagem as ruinas dessa indústria que as pessoas mais velhas recordam com alguma saudade. As minas mudaram a realidade de muitas comunidades do interior transmontano pois trouxeram desafogo económico e desenvolvimento social para além de as retirarem do isolamento ancestral a que estavam votadas. A progressiva globalização das economias integrou a nossa indústria extrativa, muito desprotegida, em mercados muito competitivos para os quais não estava preparada. Em consequência, grande parte das minas portuguesas pararam a sua atividade entre as décadas de setenta e noventa do século passado. O encerramento das minas deixou por vezes um legado bastante negativo com instalações abandonadas, lugares poluídos, comunidades enfraquecidas pela emigração, infraestruturas degradadas e consequente contração económica. Felizmente, a maior parte dos passivos ambientais e de segurança têm sido progressivamente revertidos em consequência das prioridades definidas pela União Europeia (EU). A empresa estatal EDM (Empresa de Desenvolvimento Mineiro, S.A.) é responsável desde 2001 pelas intervenções ambientais e de segurança nas antigas explorações mineiras portuguesas. Neste livro dá-se conta da sua atuação em Trás-os- -Montes, nomeadamente em Jales, onde o ouro foi explorado até à última década do século passado. Com este livro pretende-se também fazer uma reflexão sobre a possível valorização em termos económicos do vastíssimo património mineiro existente na região. Para tal apresenta-se o testemunho do Museu do Ferro e da Região de Moncorvo que foi um dos projetos pioneiros no país a fazer a divulgação da atividade mineira e com isso contribuir diretamente para o desenvolvimento local através da procura turística. Apresenta-se também o exemplo do projeto Roteiro das Minas e Pontos de Interesse Mineiro e Geológico de Portugal que promove turisticamente algum do património mineiro e geológico do nosso país. O futuro da indústria extrativa em Trás-os-Montes é imprevisível. A sua evolução depende muito da conjugação de fatores que dependem da evolução dos mercados mundiais das matérias-primas e das grandes opções económica e estratégicas para o nosso país. Nos últimos anos tem-se verificado algum dinamismo no setor através dos contratos de prospeção e pesquisa pedidos junto da Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG). Esta atividade tem refletido o aumento da procura de minérios como o ferro, o ouro, o volfrâmio ou o lítio. Nalguns casos esta procura poderá resultar de alguma instabilidade política nos países produtores que condiciona as necessidades de matéria-prima por parte das grandes economias como a China. Noutros casos, dever-se-á à importância estratégica que lhes é atribuída em função dos desenvolvimentos tecnológicos, como é o caso do lítio na produção de baterias elétricas. Devido ao destaque e ao potencial atualmente associado a este minério, apresenta-se também neste livro uma exposição sobre os recursos de lítio existentes na região transmontana. Para além de terem um impacto direto na economia regional, estas últimas campanhas de prospeção permitiram também conhecer melhor a diversidade, a extensão e a génese dos recursos minerais de Trás-os-Montes. Referimos como exemplo o jazigo de ferro de Moncorvo que, embora tenha já sido bastante estudado no passado e como tal considerado um dos maiores da Europa, foi novamente objeto de estudo através da aplicação de novas técnicas de prospeção e de investigação científica de que damos conta neste livro. A concretização dos objetivos a que este livro se propõe, nomeadamente, a divulgação, promoção e valorização dos recursos geológicos de vasta região transmontana, só é possível através do contributo individual dos vários autores que aceitaram o nosso convite e aos quais estamos muito gratos. Aproveitamos também para agradecer às suas instituições e empresas de origem, nomeadamente, à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD), à Universidade do Minho (UM), à Companhia Portuguesa do Ferro S.A. (CPF), ao Super Bock Group, ao Projeto Arqueológico da Região de Moncorvo (PARM), ao Centro de Investigação Transdisciplinar: Cultura Espaço e Memória (CITCEM), à Direção Regional de Cultura do Norte (DRCN), à Direção Geral de Energia e Geologia (DGEG) e ao Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Agradecemos igualmente o apoio à publicação dado pelas empresas Super Bock Group, EDM, Omya, CPF e pela Câmara Municipal de Torre de Moncorvo e pelo Museu do Ferro & da Região de Moncorvo. O nosso muito obrigado também aos Geólogos Carlos Rosa, Pedro Santos e Antunes da Silva e ao Engenheiro José Nunes de Almeida pelos seus empenhos pessoais na concretização deste projeto. Por fim, agradecemos ao Atilano Suarez o excelente trabalho de design e paginação deste livro. O livro está dividido em duas partes. A primeira, intitulada Diversidade e Importância dos Recursos Geológicos, apresenta uma síntese dos principais recursos minerais existentes na região, com destaque para os recursos de lítio, ferro e águas minerais naturais. A segunda parte intitulada Perspetiva Histórica e Potencial Turístico do Património Geológico e Mineiro, aborda a mineração ao longo da História e apresenta alguns contributos para a valorização do património mineiro e geológico da região.Agradecemos igualmente o apoio à publicação dado pelas empresas Super Bock Group, EDM, Omya, CPF e pela Câmara Municipal de Torre de Moncorvo e pelo Museu do Ferro & da Região de Moncorvoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Holonic self-sustainable systems for electrical micro grids

The self-sustainability of micro grids is an important challenge in the smart grids field due to the need to balance the fast growing energy consumption, reduce greenhouse gas emissions and increase energy independence by using renewable resources. The use of decentralized paradigms, and particularly multi-agent systems and holonic control, enable to face this challenge by implementing intelligent mechanisms that allow an efficient management of the power flow. In this paper, a holonic based model is introduced, considering load scheduling and forecast mechanisms to improve the micro grids self-sustainability, and consequently reduce the energy cost and the energy dependency from the main utility. The designed holonic based model and strategies were developed by using the agent technology, and particularly the JADE framework, showing important improvements in the self-sustainability of micro grids working in different operating modes.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Un framework conceptual para la gestión de microrredes basado en sistemas multi-agentes adaptativos y autónomos

The Smart Grids paradigm emerged as a response to the need to modernize the electric grid and address problems related to the demand for better energy quality. However, there are no fully developed and implemented smart grids. Centralized systems are still common, with a low granularity of control and reduced monitoring capacity, especially in low-voltage networks. In this work, we propose a framework for Microgrid Management, providing solutions for three main problems: Peak Shaving addressed with a distributed control algorithm based on Artificial Immune Systems for demand-side management; Transformer Lifespan Estimation using a thermal model adjusted by Genetic Algorithms; Short-Tenn Load Forecasting based on Artificial Neural Networks and Genetic Algorithms. Combining these solutions, we can reduce peak loads by controlling air conditioners without affecting user comfort, detennine the negative effects of overloading on distribution transfonners and provide demand forecasting. The proposed framework is based on autonomous and distributed systems, so the Organization Centered Multi-Agent Systems methodology was applied for modeling and development. The implemented solutions were applied in the Tucumán province, Argentina, exposing the system’s benefits and the relevance of the information generated by the framework.Las Smart Grids surgieron como respuesta a la necesidad de modernizar la red eléctrica y abordar problemas relacionados con la demanda de energía de mejor calidad. Sin embargo, no existen Smart Grids totalmente desarrolladas e implementadas. Todavía son comunes los sistemas centralizados, con baja granularidad de control y reducida capacidad de monitorización, especialmente en redes de baja tensión. En este trabajo, proponemos un Framework para la gestión de Microgrids, resolviendo tres problemas principales: Peak Shaving abordado con un algoritmo de control distribuido basado en Sistemas Inmunológicos Artificiales para gestión de la demanda; Estimación de la vida útil del transformador mediante un modelo térmico ajustado con Algoritmos Genéticos; Predicción del consumo a corto plazo basado en Redes Neuronales Artificiales y Algoritmos Genéticos. Combinando estas soluciones, podemos reducir los picos de carga controlando equipos de aire acondicionado sin afectar al usuario, determinar el impacto de la sobrecarga en transformadores y proporcionar una predicción de la demanda. El Framework se basa en sistemas autónomos y distribuidos, por lo que se aplicó la metodología de Sistemas Multi-Agentes Organizacionales para modelarlo y desarrollarlo. Las soluciones implementadas se aplicaron en la provincia de Tucumán, Argentina, exponiendo sus beneficios y la relevancia de la información generada.Facultad de Informátic

Impact of Grid-Following and Grid-Forming DERs on Resilient Operation of Holonic Grid

This thesis investigates how different distributed energy resources (DERs) impact the resilience operation of a holonic grid. The holonic grid consists of two or more connected microgrids and /or provisional microgrids (PMGs). The type of the DER, i.e., grid-forming or grid-following, affects the operations of the holonic grid, particularly during the islanded mode. To study this emerging and timely topic, a resilience-oriented holonic grid optimal operation model is proposed. This model carefully formulates the operations of both grid-forming and grid-following DERs. A variable value of lost load (VoLL) is further employed in the proposed model to help quantify and monetize the potential load curtailments, and accordingly, observe the holonic grid operation in response to various extreme external events. To evaluate the proposed model, two cases and multiple scenarios are performed on a sample holonic grid. The studied cases analyze the impact of microgrids energy exchange within the holonic grid, and scenarios take into account various resilience operations

Proactive Monitoring, Anomaly Detection, and Forecasting of Solar Photovoltaic Systems Using Artificial Neural Networks

The world of energy sustainability landscape is witnessing high proliferation of smartgrids and microgrids, it has become significant to use intelligent tools to design, operate and maintain such crucial systems in our lives. Solar energy is an intermittent source and purely Photovoltaic (PV) based, or PV and storage based smartgrids require characterization and modelling of PV resources for an effective planning and effective operations. This dissertation familiarizes briefly the existing tools for design, monitoring, forecasting and operation of a solar system in smart electric grids infrastructure and proposes a unique application-based infrastructure to monitor, operate, forecast and troubleshoot a working PV of a smartgrid. A resilient smartgrid communication is proposed which enables monitoring and control of different elements in any PV system. This communication architecture is used to facilitate a feedback-oriented monitoring of different elements in a microgrid ecosystem and investigated thoroughly. This integrated architecture which is a combination of sensors, network elements, database and computation elements is designed specifically for solar photovoltaic (PV) powered grids on modular basis. Apart from this, the network resilience and redundancy for smooth and loss less communication is another characteristic factor in this research work. Subsequently, a deep neural network algorithm is developed to diagnose the underperformance in the generation of a PV system connected to a smartgrid. As PV generation is predominantly dependent on climatic parameters, it is necessary to have a mechanism for understanding and diagnosing performance of the system at any given instance. To address this challenge, this deep neural network architecture is presented for instantaneous performance diagnosis. The proposed architecture enabled modeling and diagnose of soiling and partial shade conditions prevalent with an accuracy of 90+%. Features of monitoring and regulating the generation and demand side of the grid were integrated through network along with feedback-based measures for effective performance in the PV system of a smartgrid or microgrid using the same network. The novelty in this work lies in real-time calculation of ideal performance and comparison for diagnosing critical performance issues of solar power generation like soiling and partial shading. Furthermore, long-short term memory (LSTM), which is a recurrent neural network model, is created for forecasting the PV solar resources, in which can assist in quantifying PV generation in various time intervals (hourly, daily, weekly). PV based smartgrids often experience expensive or inaccurate resources planning due to the lack of accurate forecasting tools where the projected methodology would eliminate such losses. This research work in its whole provides a different proposition of vertical integration which can transform into a new concept called Internet of Microgrid (IoMG). Planning, monitoring and operation form the core of smartgrids administration and if intelligent tools intertwined with network are being used as integral part in each of these aspects, then it forms a holistic view of smartgrids

A Holonic Control Architecture for a Heterogeneous Multi-Objective Smart Micro-Grid

International audience<p>Designing the control infrastructure of future“smart” power grids is a challenging task. Such grids willintegrate a wide variety of heterogeneous producers andconsumers that are unpredictable and operate at various scales.Smart grids will need to control these in order to attainglobal objectives at the macro-level, while also taking intoaccount local objectives and private interests at the microlevel.This paper proposes a holonic control architecture tohelp meet these requirements. We show how this architecturecan integrate heterogeneous control solutions, including - when applicable - existing state-of-the-art solutions for the smart grid. To better illustrate the utility of this generic architecture we exemplify its use via a proof-of-concept implementation, integrating some basic control solutions. We show how this sample holonic controller can manage a grid simulator in several scenarios. Obtained results support our belief that the proposed architecture can facilitate the development of control solutions addressing the aforementioned challenges.</p

Optimal Operation of Integrated Microgrids

Microgrids\u27 deployments are increasing and projected to increase even more in future due to the significant advantages that are provided by this technology for end-use customers. However, microgrids can be connected to each other to create integrated microgrids system, which can further promote the anticipated and desired benefits. An integrated operation of microgrids can potentially improve the local power system reliability and resilience, increase the individual microgrids\u27 economic benefits, and promote further utilization of renewable energy resources. Integrating microgrids, to achieve a microgrid network or cluster, is expected be an essential application towards smarter power grids and a key operational feature in emerging modern distribution grids. Consequently, finding the optimal schedule of the integrated microgrids during the grid-connected and islanded operation modes is necessary to achieve the most possible economic and environmental benefits. In this dissertation, the integrated microgrids systems\u27 operation is investigated, researched and studied. The impact of elevating prosumers to provisional microgrids (to form an integrated microgrids system) is discussed and examined, and further independent and integrated microgrid optimal scheduling models are developed and mathematically simulated, to identify its merits and importance in the distribution grid. In addition, the value/quantity of the unused capacities in the microgrids is discussed and investigated, and a communicative optimal scheduling model for integrated microgrids systems is developed and proposed, in which the local power exchange between the integrated microgrids is determined through an iterative exchange of relevant information based on unused capacity and unmet power in the microgrids. Moreover, the microgrids\u27 privacy is taken into consideration by a developed optimal scheduling model based on the Lagrange Relaxation (LR) method, where the optimal scheduling problem is decomposed into individual optimal scheduling problems using the LR to take prevailing privacy issues into account. Furthermore, an optimal scheduling model for integrated microgrids systems in holonic distribution grids is developed, where the proposed model is capable of determining the optimal network topology, i.e., optimal connections among the integrated microgrids, to ensure minimum microgrid-specific and system-wide operation cost as well as maximum reliability of the entire integrated system. It should be mentioned that all proposed models are mathematically formulated using mixed-integer programming, and studied through numerical simulations to show their performance and effectiveness

Fahrplanbasiertes Energiemanagement in Smart Grids

Die Zunahme dezentraler, volatiler Stromerzeugung im Rahmen der Energiewende führt schon heute zu Engpässen in Stromnetzen. Eine Lösung dieser Probleme verspricht die informationstechnische Vernetzung und Koordination der Erzeuger und Verbraucher in Smart Grids. Diese Arbeit präsentiert einen Energiemanagement-Ansatz, der basierend auf Leistungsprognosen und Flexibilitäten der Akteure spezifische, aggregierte Leistungsprofile approximiert. Hierbei werden Netzrestriktionen berücksichtigt

Fahrplanbasiertes Energiemanagement in Smart Grids

Die Zunahme dezentraler, volatiler Stromerzeugung im Rahmen der Energiewende führt schon heute zu Engpässen in Stromnetzen. Eine Lösung dieser Probleme verspricht die informationstechnische Vernetzung und Koordination der Erzeuger und Verbraucher in Smart Grids. Diese Arbeit präsentiert einen Energiemanagement-Ansatz, der basierend auf Leistungsprognosen und Flexibilitäten der Akteure spezifische, aggregierte Leistungsprofile approximiert. Hierbei werden Netzrestriktionen berücksichtigt

Systemdienstleistungserbringung durch intelligente Gebäude

Within the ongoing transition of energy systems, new technologies are integrated into electrical distribution systems—e. g. distributed generation, electrical storage, electric vehicles and automated building energy management—which transform buildings into actively participating components inside the grid. This thesis analyses the influences of those intelligent buildings’ capabilities of optimizing their in-house energy flows on low-voltage grids and discusses the usability of those capabilities to provide system services. In order to minimize the limitations which arise for the economic acting on energy markets for the inhabitants of such buildings, the traffic light concept is shaped as an approach to provide necessary needed system services. Firstly, a technical traffic light is introduced to determine critical situations in the grid. Secondly, a topological traffic light identifies active components that can reasonably participate in the clearance of a critical situation. Thirdly, aspects of coordination by the traffic light are tackled by a closed-loop feedback mechanism that controls utility equipment and intelligent buildings by utilizing a two-staged mechanism for demand response. The three parts of the proposed traffic light approach are implemented in a Regional Energy Management System that utilizes a proposed Extended Generic Observer/Controller-Architecture. For a close-to-reality evaluation three reference grids for a rural, village, and suburban residential low voltage grid are derived from literature as well as three scenarios for the distribution of active components. In particular distributed generation, electrical storage and electric vehicles. The simulation of intelligent buildings, utility equipment, and the low voltage grid as well as the Regional Energy Management System are implemented in a Co-Simulation environment that extends the Organic Smart Home to a microgrid simulation. Furthermore, this simulation is extended towards a Software-in-a-Hardware-Loop-Environment comprising the Co-Simulation and the KIT Energy Smart Home Lab as a real intelligent building, to comply with the necessity of evaluating the Regional Energy Management System with real hardware. Here, a loose coupling of software and hardware components is established by using event-based communication schemes utilizing a message bus and an artificial mains is used to align the environmental conditions between simulation and real building. The capabilities of the Regional Energy Management System to stabilize low voltage systems, especially in future scenarios, are investigated in simulation studies and its operation is successfully demonstrated in the presented Software-in-a-Hardware-Loop-Environment during a six-day test phase in the real intelligent building