A atual situação de degradação ambiental tem sido muito discutida nos últimos anos. Um dos principais fatores agravantes dessa situação é a crescente demanda energética e suas atuais formas de produção. O petróleo, matriz energética mundial, é altamente poluente, e um combustível finito com o preço sempre crescente. A energia elétrica brasileira está baseada nas hidrelétricas, considerada fonte de energia limpa e renovável, porém o custo ambiental para sua construção é bem alto. Atualmente já existem tecnologias alternativas que podem servir essa crescente demanda energética sem prejudicar o meio ambiente. Na arquitetura, como em todas as áreas, houve um aumento com preocupação, e o estudo sobre o desempenho energético das edificações para reduzir a demanda de energia se tornou um assunto em pauta. Medidas e soluções estão sendo tomadas na decisão dos projetos mais sustentáveis. Mas para isso, o profissional deve estar atento às novas tecnologias alternativas de produção e distribuição de energia. Quando em um projeto é considerado o uso de fontes alternativas e o uso de técnicas de iluminação e ventilação natural, pode-se economizar não só nas despesas direcionadas para as fornecedoras de energia, mas poupar recursos naturais, ajudando a preservar o meio ambiente, fundamental para a nossa sobrevivência. Este trabalho traz algumas definições sobre sustentabilidade e a relação que a arquitetura tem com a problemática ambiental através da energia. Foi feita uma procura de novas tecnologias de produção e geração de energia e então, composto um estado da arte dos principais centros mundiais em P&D e dos projetos de demonstração envolvendo células à combustível, uma nova tecnologia que gera energia limpa in loco, descrevendo as características mais importantes destes projetos e compilando os resultados para uma possível adaptação aqui no Brasil, a fim de que diminua a participação das edificações no consumo de energia elétrica produzida a partir de hidrelétricas. O objetivo desta pesquisa é contribuir com a disseminação do conhecimento sobre energias alternativas e renováveis no meio arquitetônico, e demonstrar os principais centros mundiais em P&D e os projetos de demonstração que envolvam a geração de energia limpa através das células à combustível para uma adaptação no contexto brasileiro. Os resultados dessa pesquisa foram a constatação de que em todos países desenvolvidos há um forte apoio governamental para introdução dessa nova tecnologia de geração de energia para possibilitar futuramente a \"Economia do Hidrogênio\". A maioria dos projetos pesquisados são de células de tecnologia tipo PEM e abastecidas à gás natural (GN), pois esses países já possuem uma infra-estrutura formada para o GN. No contexto brasileiro, o apoio governamental à essa nova tecnologia ainda é pouco, salvo o fomento de algumas instituições como FAPESP, CAPES, CNPQ e centros universitários. Esta ausência governamental deixa espaço para respostas a curto prazo às novas demandas de energia elétrica ocasionando o preenchimento com outros tipos de fontes de energia poluentes e fósseis como é o caso do aumento das termelétricas ultimamente. / The current situation of environmental degradation has been much discussed in recent years. One of the main factors aggravating this situation is the growing energy demand and its current production methods most used. The oil, world energy matrix, is highly polluting fuel and a finite with the ever-increasing price. The Brazilian energy matrix is based on hydro, considered a clean and renewable source of energy, but the environmental cost and its construction are very high. Nowadays, there are alternative technologies that can serve this growing energy demand without harming the environment. In architecture, as in all areas, there was an increase in concern, and the study on the energy performance of buildings to reduce energy demand has become a subject matter. Measures and solutions are being taken in deciding the projects more sustainable. But for this, the practitioner must be aware of new alternative technologies of production and distribution of energy. When a project is considered the use of alternative techniques and the use of natural lighting and ventilation, you can save not only the costs directed for energy providers, but save natural resources, helping to preserve the environment, essential for our survival. This study offers some definitions of sustainability and the relationship that architecture has with the environment through energy. It was made a demand for new production technologies and power generation and then made a \"state of the art world\'s main centers of R&D and demonstration projects involving fuel cells, describing the most important features of these projects and compiling the results for a possible adjustment in Brazil, in order to decrease the participation of the buildings in the consumption of electricity produced from hydropower plants in Brazil. The research aims to contribute to the dissemination of knowledge on alternative and renewable energy among architectural and demonstrate the major world centers in R & D and demonstration projects involving the application of clean energy through fuel cells to adapt Brazilian context. The results of this research was the finding that in all developed countries there is strong government support for the introduction of this new technology to generate energy to enable a future \"Hydrogen Economy\". Most projects are cell PEM technology and supplied with natural gas because these countries already have an infrastructure set up to NG. In the Brazilian context, government support to this new technology is still little, except the promotion of some institutions like FAPESP, CAPES, CNPq and universities. This government leaves no room for short-term responses to new demands for power resulting in filling other types of no clean energy clean and fuels such as increasing the thermal power plants.

O consumo de energia nos diferentes setores da economia cresce continuamente devido aos hábitos de consumo, aumento da população e necessidades tecnológicas atuais; considerando o efeito deste aumento de consumo sobre os recursos naturais, a conscientização da importância do uso racional da energia é cada dia um tópico de maior relevância em todo o mundo. Ante a crescente necessidade de reduzir o consumo energético das edificações, algumas metodologias apresentam-se como ferramentas úteis para o alcance deste fim, uma delas é a auditoria energética. A auditoria energética é um mecanismo para entender o desempenho energético de edifícios, através dela é possível detectar problemas operacionais, aumentar o conforto dos ocupantes e otimizar o uso da energia. O presente estudo utilizou uma metodologia de auditoria energética para conhecer o comportamento energético de diferentes prédios do setor terciário especificamente do setor educacional, pertencentes a Universidade de São Paulo (USP). A metodologia foi aplicada em diferentes edificações do setor, e a mesma incluiu a utilização de medições de variáveis elétricas, medições de iluminação segundo as normas preconizadas, software para estudo de usos finais e ferramentas de simulação computacional como o software Dialux e o EnergyPlus. As melhores oportunidades de eficiência energética foram avaliadas técnica e economicamente, comparando cenários para a execução de estratégias com diferentes tecnologias comercialmente disponíveis no mercado. A avaliação econômica incluiu a utilização de figuras de mérito como o tempo de payback, a taxa interna de retorno (TIR), o custo de ciclo de vida (LCC), o custo de ciclo de vida anualizado (ALCC) e o custo da energia conservada (CEC). Os resultados validam a auditoria energética como método para tomada de decisões no sentido de eleger as melhores ações de eficiência energética para uma edificação. / The energy consumption in different sectors of the economy grows continuously due to consumption habits, increase in population and current technological needs; considering the negative effect of this increased consumption the environment, awareness of the significance of rational use of energy is a topic of great importance worldwide. Faced with the growing need to optimize the energy consumption of buildings, some methodologies are presented as useful tools for achieving this goal, one of them is the energy audit. The energy audit is a mechanism to understand the energy performance of buildings and facilities, through it is possible to detect operational problems , increase occupant comfort and optimize energy use. The present study used a methodology of energy audit to understand the energy performance of different buildings of the tertiary sector and specifically in educational sector buildings belonging to the University of São Paulo ( USP ) . The methodology was applied in different buildings of this sector , and it included the use of power measurements, lighting measurements according to the standards, energy end-use software and computer simulation tools such as Dialux and EnergyPlus software .The best opportunities for energy efficiency were evaluated by comparing scenarios for the implementation of strategies with different technologies commercially available. The economic evaluation included the use of financial analysis tools such as payback time , the internal rate of return (IRR ) , the Life Cycle Cost (LCC) , the Annualized Life Cycle Cost (ALCC) and the Cost of Saved Energy (CSE) . The results validate energy audit as a method for decision making in order to select the best energy efficiency strategies for a building.

A eficiência energética é um objetivo cuja busca, conforme os meios escolhidos, pode trazer muitos benefícios à economia, ao desenvolvimento técnico-científico, ao meio-ambiente e à sociedade em geral. A partir destas considerações, o autor buscou focar o presente trabalho em um instrumento ou mecanismo de busca da eficiência energética que se configurasse como de bom potencial de impactos positivos em termos de resultados individuais do próprio instrumento/mecanismo e de complementação do cenário nacional de busca da eficiência energética, por ser o mecanismo ou instrumento estudado ainda pouco explorado. Para esta seleção, o autor aproveitou uma catalogação anterior de instrumentos em uso em importantes economias nacionais ao redor do mundo. Analisando-se este material foram identificados, dentre os instrumentos estudados no exterior, quatro tipologias mais promissoras, dentre as quais o autor escolheu analisar a viabilidade de adoção e prática no Brasil das Licitações Tecnológicas Catalíticas (LTCs). Estas consistem em licitar junto a fabricantes e desenvolvedores de produtos, processos ou serviços qual oferece o projeto de menor preço e melhor desempenho técnico para desenvolvimento e prototipagem de uma dada tecnologia de eficiência energética, sendo as especificações técnicas de desempenho mínimo elaboradas por redes de envolvidos/interessados de composição variável, incluindo organizações de consumidores, agentes reguladores e organizações de normas técnicas, entre outros agentes, devendo a rede correspondente comprar um lote inicial mínimo capaz de garantir a inserção segura do novo produto ou serviço no mercado. Esta análise de viabilidade se deu a partir do estudo do marco jurídico nacional relacionado (Lei 8.666 de 21 de junho de 1993 e Decreto n° 5.563 de 11 de outubro de 2005), e concluiu pela viabilidade da adoção e prática deste tipo de instrumentos, através de um processo indireto em duas fases. Este processo indireto é descrito nesta Tese sob a denominação de rota Concurso e Convite, e sua viabilidade depende da flexibilização de dois pontos-chave da Lei 8.666, com a abertura de exceções específicas para estes dois pontos, que são: a compulsoriedade da transferência à Administração Pública dos direitos de propriedade intelectual sobre tecnologias desenvolvidas em atendimento a licitações e o teto de preço imposto à execução de licitações do tipo convite. As LTCs são fortes indutoras de desenvolvimento econômico (desenvolvimento do parque tecnológico nacional e aumento da competitividade da indústria) e técnico-científico, sendo que as LTCs voltadas ao desenvolvimento de tecnologias de eficiência energética apresentam o benefício adicional de contribuir para com a proteção ao meio ambiente. Uma vez promulgados e/ou emendados os dispositivos legais necessários para dar provimento às flexibilizações à Lei 8.666 mencionadas supra, a adoção e prática em território nacional de LTCs para desenvolvimento de tecnologias de eficiência energética poderão contribuir de forma significativamente positiva para a proteção ao nosso meio ambiente, o nosso desenvolvimento técnico-científico e o aumento da competitividade da indústria e da economia nacionais. O estudo legislativo e as conclusões ora apresentados são de caráter geral, e a elaboração de um ou mais instrumentos legais e peças de legislação completos para a implementação de LTCs específicas para cada tecnologia ou família de tecnologias promissora(s) ou de suas linhas gerais se apresenta como uma linha de estudos promissora na área do Direito. / The search for energy efficiency is a process potentially entailing a series of economic, social, techno scientific and environmental benefits. On this rationale, the author intended to focus the present work in an energy efficiency fostering instrument/mechanism with substantial potential to bring about positive impacts per se and in terms of complementing the national scenario for its novelty. To proceed with said selection, the author resorted to a previous cataloguing of energy efficiency instruments in important economies around the globe. A thorough analysis of said material discriminated, among those found in use abroad, four promising typologies, among which the author chose to analyze how feasible would be to deploy in the Brazilian scenario the Catalytic Technological Procurement (CTP). As its name suggests, a CTP is a bidding process through which manufacturers and other technology developers compete against each other to provide the cheapest and most energy efficient product, process or service, abiding to minimum technical performance standards provided by a stakeholder network that may comprise consumer organizations, regulatory agencies and technical standard formulating and enforcing agencies, among others. Said network is to purchase this new technology in bulk, so as to provide the winner a safe initial foothold on the market. This feasibility analysis, comprising a study on the correlate legal framework (Law 8666 June 21st, 1993 and Decree 5563 October 11th, 2005), concluded for the feasibility of deploying CTPs in Brazil by means of a two-step indirect route, heretofore called Contest and Invitation. The feasibility of the aforementioned process depends on proper amendments to two key features of Law 8666, by means of enacting new legislation and or amending current legislation. Those key points are the currently compulsory transference of intellectual property rights relative to technologies developed on the course of public bidding processes to the Public Administration and the price caps on invitation type bidding processes. CTPs are powerful tools to foster economic (fostering development of the national industrial park and enhancing the national industrial competitivity) and techno-scientific development. Moreover, energy efficiency CTPs greatly contribute to protecting the environment. As soon as laws are enacted and/or amended as required in order to amend aforesaid features of Law 8666, deployment in the Brazilian scenario of energy efficiency CTPs may greatly contribute to enhance and foster protection of our environment, the national techno-scientific development and improved competitivity of the national industry and economy. Hereby presented studies on law and corresponding conclusions are general in character, and elaboration of one or more legal instruments or laws implementing technology-specific CTPs for promising technologies or technology families, or general lines for said laws and instruments, is a promising field of study for Law post-graduate students and researchers.

O paradigma atual do uso da energia no setor industrial brasileiro é fruto da conjuntura histórica do setor energético no país e permite explicar algumas de suas características particulares, a utilização intensiva de eletricidade em processos térmicos, a eletrotermia, algo que perdura até hoje. O cenário nacional de produção de gás natural é promissor, no contexto do Pré-Sal, o que sinaliza uma oportunidade para aplicar esse recurso natural para usos energéticos com maior valor agregado, como por exemplo como energia final para a indústria. É neste contexto que se insere esta dissertação onde foi desenvolvida e aplicada uma técnica de análise de dados com objetivo de avaliar a inserção do gás natural no setor industrial brasileiro e seus impactos. A técnica de análise de dados desenvolvida constitui-se na avaliação de quatro indicadores: Demanda Adicional (DA); Impacto em Energia Primária (IEP); Impacto em Emissões de Carbono (IEC) e Impacto em Custo Energético (ICE). Nos resultados obtidos, o Setor de Metais Não-Ferrosos teve maior destaque ao apresentar a maior demanda adicional por gás natural e as maiores reduções em demanda de energia primária, emissões de CO2 e custo energético. Outros setores que se destacaram foram o Setor de Ferro e Aço e Setor de Alimentos e Bebidas. Tomando 2013 como ano-base, a demanda adicional por gás natural resultante da substituição de óleo combustível e eletricidade em processos térmicos representaria um aumento entre 37% a 42% na demanda de gás natural no setor industrial brasileiro, equivalente a 12% a 14% da oferta interna de gás natural no Brasil, ou ainda 35% a 40% da capacidade máxima do Gasbol. O impacto em energia primária representaria uma redução de 1% a 2% da demanda de energia primária do setor industrial brasileiro. O impacto em emissões de CO2 representaria uma redução de 4% a 5% das emissões de CO2 associadas ao uso de energia do setor industrial brasileiro. O impacto em custo energético representaria uma redução de 2% a 4% dos custos energéticos associados a eletricidade e óleo combustível do setor industrial brasileiro. Assim, considera-se que existe uma oportunidade de inserção do gás natural no setor industrial brasileiro resultante da substituição de óleo combustível e eletricidade por gás natural em processos térmicos. De forma geral, seus impactos reduzem a demanda de energia primária, as emissões de CO2 e o custo energético. Entretanto, trata-se de uma iniciativa de economia de energia via substituição energética, desse modo, ressalta-se necessidade de se fomentar a eficiência energética, para todos os usos finais e tipos de energia final em uso, de modo a se obter um maior impacto em termos de redução no consumo de energia e mitigação de emissões, dois elementos importantes no debate atual sobre combate a mudanças climáticas. / The present energy use structure in the Brazilian industrial sector is a consequence of its historical context within the Brazilian energy sector. This historical background helps to explain some characteristics, like the intensive use of electricity in heating processes, the electrothermia, that lasts until today. The current natural gas production scenario in Brazil is promising, considering the Pre-Salt production, which signals an opportunity to apply this natural resource to final energy uses with higher value, such as final energy for industry. In this context was structured this dissertation, comprising a data analysis technique development and its application to evaluate the insertion of natural gas in the Brazilian industrial sector and its impacts. The developed data analysis technique is constituted by the assessment of four indicators: Additional Demand (DA); Impact on Primary Energy (IEP); Impact on Carbon Emissions (IEC) and Impact on Energy Cost (ICE). In the results obtained, the Non-Ferrous Metals Sector was more prominent as it presented the greater additional demand for natural gas and the largest reductions in primary energy demand, CO2 emissions and energy costs. Other sectors that stood out were the Iron and Steel Sector and the Food and Beverages Sector. Considering 2013 as the base year, the additional demand for natural gas resulting from the substitution of fuel oil and electricity in heating processes would represent a 37% to 42% increase in the demand for natural gas in the Brazilian industrial sector, equivalent to 12% to 14% of Brazil\'s domestic natural gas supply, or 35% to 40% of Gasbol\'s maximum capacity. The impact on primary energy would represent a reduction of 1% to 2% of the primary energy demand of the Brazilian industrial sector. The impact on CO2 emissions would represent a reduction of 4% to 5% of the CO2 emissions associated to energy use of the Brazilian industrial sector. The impact on energy cost would represent a reduction of 2% to 4% of the energy costs associated with electricity and fuel oil of the Brazilian industrial sector. Thus, it is considered that there is an opportunity for the insertion of natural gas in the Brazilian industrial sector resulting from the substitution of fuel oil and electricity by natural gas in thermal processes. Overall, the substitution impacts reduce primary energy demand, CO2 emissions and energy costs. However, this is an energy-saving initiative through energy substitution, being necessary to further promote energy efficiency, for all end uses and types of final energy in use, to multiply the impacts in terms of reducing energy consumption and mitigating emissions, two important elements in the current debate on combating climate change.

A automação de uma central de água gelada é muito utilizada para reduzir o consumo energético de edificações comerciais ao controlar a operação dos seus componentes e consequentemente das vazões de ar e água em função da carga térmica. Considerando as estratégias de controle atualmente em uso, existe a possibilidade de melhorá-las por meio do controle das variáveis de temperatura do sistema (temperaturas de insuflação do ar, da água gelada e da água de condensação), que na maioria dos casos são mantidas fixas para as condições de dimensionamento do sistema ou alteradas apenas em função das condições externas. Estudos demonstram que o controle adequado de cada uma dessas temperaturas nas condições de operação momentâneas (condições climáticas e carga térmica), seja de forma individualizada ou integradas, pode proporcionar reduções significativas no consumo de energia do sistema de climatização. Dessa forma, o presente estudo avaliou os ganhos de uma automação isolada e integrada dessas três temperaturas em base anual para as condições climáticas brasileiras, implementando a automação em diferentes cidades representativas do zoneamento bioclimático brasileiro via simulação computacional utilizando o software EnergyPlus(TM) para uma edificação comercial típica. Os resultados obtidos para a automação integrada indicam reduções globais de consumo que variam com a condição climática entre 5,03% e 19,68% quando comparado com o controle de temperatura fixa, e quando comparado com um controle que varia apenas em função das condições externas as reduções variam entre 3,22% e 8,21%. Esses resultados demonstram que o controle sugerido é melhor que os modelos adotados como referência de mercado. / Automation of a central chilled-water plant is widely used to reduce the energy consumption of commercial buildings by controlling the operation of its components and consequently the air and water flow rates according to the thermal load. Considering the control strategies currently in use, there is a possibility to improve them by controlling the system temperature variables (air insufflation, cold and condensation water temperatures), which in most cases are fixed in system design conditions or variable only according to the external weather. Studies demonstrate that an adequate control of each of these temperatures under momentary operating conditions (climatic conditions and thermal load), whether in an individualized or integrated way, can provide significant reductions in the energy consumption of the HVAC system. Thus, the present study intends to evaluate the energy consumption gains of an individualized and integrated automation of the three variable temperatures on an annual basis for Brazilian climatic conditions, implementing automation for different cities representing the Brazilian bioclimatic zoning. Such evaluation was made by computer simulation using EnergyPlus(TM) software for a typical commercial building. The results obtained with the integrated automation show savings in global consumption that change with the weather between 5,03% and 19,68% when compared with a fixed control, and when compared with a control that varies according to weather conditions the savings are between 3,22% and 8,21%. These results show that the proposed control is better than both models adopted as market benchmarks.

Este trabalho trata do planejamento de trajetórias que minimizam as perdas elétricas no KA\'I yxo, um robô escalador de árvores que tem por finalidade realizar monitoramento ambiental em florestas através da coleta de diferentes tipos de dados. Como essa aplicação requer que o robô permaneça em ambientes remotos, o estudo de técnicas que reduzam as perdas de energia a fim de que se aumente o tempo em operação do robô se mostra relevante, sendo a minimização das perdas elétricas uma contribuição importante nesse sentido. Estruturalmente, o KA\'I yxo consiste em um robô bípede com duas garras e quatro ligamentos interconectados por três juntas rotacionais. Além disso, seu mecanismo de andadura foi biologicamente inspirado na forma de locomoção observada em lagartas mede-palmos, o que permitiu tratar o robô como um manipulador industrial, cuja base é o ligamento associado à garra engastada e cujo efetuador é o ligamento associado à garra livre. Com isso, quando conveniente, o robô foi tratado em dois casos, conforme a garra que se encontra engastada. Inicialmente, realizou-se a modelagem matemática do robô, obtendo-se as equações cinemáticas direta e inversa, e dinâmicas, bem como o modelo das juntas segundo a abordagem do controle independente por junta. Posteriormente, formulou-se um problema de controle ótimo, solucionado através de um método numérico que o transformou em um problema de programação quadrática, que por sua vez foi resolvido iterativamente. Por fim, as trajetórias ótimas planejadas foram implementadas no robô real e, como forma de validação, as novas perdas elétricas foram comparadas com as das trajetórias anteriormente executadas pelo robô, determinando-se a correspondente economia de energia. / This work deals with the minimum-energy trajectory planning, related to the electrical losses, in KA\'I yxo, a tree-climbing robot that aims to perform environmental monitoring in forests through the collection of different types of data. As this application requires that the robot remains in remote environments, the study of techniques that reduce energy losses in order to increase the operation time of the robot is shown to be relevant, and the minimization of the electrical losses is an important contribution in this sense. Structurally, KA\'I yxo consists of a biped robot with two claws and four links interconnected by three revolute joints. In addition, its gait mechanism was biologically inspired in the form of locomotion observed in caterpillars, allowing to treat the robot as an industrial manipulator, which base is the link associated with the fixed claw and which end-effector is the link associated with the free claw. In consequence, when convenient, the robot was treated in two cases, according to the claw that is fixed. Initially, the mathematical model of the robot was developed, being obtained the forward and inverse kinematic and dynamic equations, as well as the model of the joints according to the independent joint control approach. Subsequently, an optimal control problem was formulated, which was solved through a numerical method that turned it into a quadratic programming problem, which in turn was solved iteratively. Finally, the planned optimal trajectories were implemented in the real robot and, as a form of validation, the new electrical losses were compared with those of the trajectories previously executed by the robot, being determined the corresponding energy saving.

A mobilidade de pessoas no mundo é não apenas um dos maiores desafios tecnológico e político do século XXI, como também uma área de alto impacto energético e ambiental. O presente trabalho busca analisar o transporte rodoviário de passageiros no Brasil pela perspectiva energética. Para a fundamentação teórica, aborda-se a dinâmica da mobilidade no mundo, alguns conceitos fundamentais e a relação entre o perfil de transportes, o perfil energético do setor e suas externalidades negativas. Em seguida, é apresentado o conceito de Mobilidade Sustentável, que busca apontar diretrizes para mitigação de externalidades e maior eficiência energética, dentre as quais estão a transição modal_ o incentivo a transportes públicos em detrimento dos individuais_ e a eletrificação de veículos. Como metodologia do trabalho, opta-se por simular os impactos energéticos de cenários brasileiros de eletrificação de ônibus (eletrificação progressiva, chegando a 71% da frota de ônibus até 2050) e de transição modal (manutenção de 35% da atividade de passageiros feita por ônibus), tanto individualmente, quanto combinados, através do modelo Global Transportation Roadmap. Os resultados mais expressivos de eficiência energética, economia de energia e demanda de eletricidade são observados na trajetória que combina ambas as estratégias, em que se chega a 105TWh de economia de energia no ano de 2050 e alcança-se uma demanda de energia elétrica de 67TWh. De 2020 a 2050, acumula-se uma economia de 7,6% da energia total demandada por transportes de ônibus e de automóvel no Brasil. Finalmente, analisam-se os resultados das simulações, suas limitações e recomendações de melhorias. / Worldwide, passenger mobility is not only one of the most significant political and technological challenges of the 21st century, but also a sector of high energetic and environmental impact. The present work aims to analyze road passenger transportation from the energy sector perspective. The theoretical basis approaches the dynamics of the mobility sector globally, some of its fundamental concepts and the nexus between transportation, energy consumption and negative externalities. Afterwards, it is conceptualized the Sustainable Mobility approach, and its guidelines for energy efficiency and externality mitigation, among which are Modal Shift (incentivizing the adoption of collective and efficient modes of transport) and vehicle electrification. The chosen work methodology is to simulate in the Global Transport Roadmap Model the energy impact of the following scenarios: 1) EB71: a progressive bus electrification scenario that achieves 71% of the national bus fleet electrified by 2050; 2) MS35: maintaining 35% of bus modal share, despite the historical records of bus-to-car shifts in the country; and 3) EB71.MS35: the combination of the previous strategies in a combined scenario. As a result, the EB71.MS35 scenario shows the highest rates of energy efficiency, energy savings and electricity demand: the projections for 2050 achieve 105TWh in energy savings and 67TWh of electricity demand. The cumulative energy saving from 2020 to 2050 reaches 7,6% of the energy demand for buses and automobiles in the same period. Finally, the simulation results are analyzed, and comments are made regarding limitations of the model, conclusions, and further steps for research.

Abstract Multimedia Internet of Things (MIoT) refers to IP-enabled Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSN) which are used to retrieve, not only scalar data, but also video and audio streams, and still images from the physical environment. Despite the prominent growth in demand of MIoT, several technical challenges still arise when dealing with practical deployments of WMSN. Most technical challenges in MIoT-and IoT in general-are, one way or another, related to the constrained nature of devices. This thesis provides novel contributions towards optimizing the most precious resource of wireless multimedia sensor nodeꟷthe energy. First, the dissertation proposes sleepyCAM power management model, which uses hierarchy in sensor-node architecture to minimize the idle power consumption of a camera node. Second, a prototype is developed to realize the energy saving potential of sleepyCAM in an event driven live video streaming application. Third, a heterogeneous multi-tier WMSN is developed to improve idle power consumption of camera nodes in large scale deployment. It applies hierarchy in sensor-network design, where low-power sensor nodes wake up more energy-consuming multimedia sensor nodes only when needed. A simple power consumption model is also formulated and applied to estimate the battery-life of MIoT devices. Finally, this thesis offers solutions to enhance manageability and service orchestration of WMSN software using container based virtualization, and study their energy implications. The measurement results show that both hierarchy in sensor-node and multi-tier network architecture significantly reduce the idle power consumption of WMSNs. Moreover, the empirical results also indicate that containers add fixed overhead during the boot-up and shutdown phase of the cameras, but nevertheless, have negligible impact during the video streaming session. / Tiivistelmä Multimediakyvykkäällä esineiden internetillä (Multimedia IoT, MIoT) viitataan IP-pohjaisiin langattomiin sensoriverkkoihin, jotka kykenevät perinteisen skalaarisen sensoridatan lisäksi tallentamaan ympäristöstään myös video- ja ääni- ja kuvadataa. Vaikka multimediakyvykkään esineiden internetin tarve kasvaa jatkuvasti useilla alueilla, teknologian kannattavan hyödyntämisen tiellä on vielä useita haasteita. Suurin osa näistä haasteista liittyy tavalla tai toisella esineiden internetin laitteiden rajoitettuun laitteisto- ja energiakapasiteettiin. Tämä väitöskirja esittelee uusia tapoja multimediakyvykkään esineiden internetin energiatehokkuuden parantamiseen, sillä esineiden internetin laitteiden käytettävissä oleva energiakapasiteetti on tyypillisesti erittäin rajallinen. Työn ensimmäisessä vaiheessa kehitettiin hierarkkinen sensorilaitearkkitehtuuri, sleepyCAM, joka tähtää kameralaitteen valmiustilan energiankulutuksen minimointiin herättämällä laitteen enemmän energiaa kuluttavat multimediasensoritoiminnot vain tarvittaessa. Työn seuraavassa vaiheessa sleepyCAM-mallista kehitettiin prototyyppi, jolla tutkittiin mallin energiansäästöpotentiaalia todellisen maailman videovalvontasovelluksessa. Kolmannessa vaiheessa kehitettiin hierarkkinen sensoriverkkoarkkitehtuuri, jossa matalamman energiatason sensorilaitteet herättävät enemmän energiaa kuluttavia multimediasensorilaitteita vain tarvittaessa, mikä parantaa valmiustilan energiatehokkuutta laajemmissa multimediasensoriverkoissa. Työssä kehitettiin myös yksinkertainen energiankulutusmalli multimediakyvykkäiden esineiden internetin laitteiden akunkeston arviointiin. Lopuksi väitöskirjassa tutkittiin multimediasensoriverkon palveluiden hallittavuuden parantamista konttipohjaisella orkestroidulla virtualisoinnilla sekä tutkittiin ratkaisun vaikutuksia energiankulutukseen. Prototyypeillä tehdyt todellisen maailman mittaukset osoittavat, että sekä sleepyCAM että hierarkkinen verkkoarkkitehtuuri vähentävät huomattavasti multimediasensorijärjestelmän kokonaisenergiankulutusta. Tulokset osoittavat myös, että virtualisoinnin käyttö lisää energiankulutusta videosensorilaitteen käynnistyksen ja sammutuksen yhteydessä, mutta videonsiirron aikana konttipohjaisen virtualisoinnin vaikutus energiankulutukseen on olematon.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia para o dimensionamento da potência tracionária em função do percurso percorrido por veículos elétricos, assim como realizar o projeto básico de uma máquina elétrica para suprir a carga tracionária exigida. Os cálculos foram realizados através de um algoritmo onde o usuário insere as variáveis mecânicas do veículo e recebe a potência e conjugado necessários, e o projeto elementar da máquina que deverá equipar o veículo. Realizou-se um estudo de caso a partir de uma scooter elétrica para validar os resultados, foi projetada uma máquina brushless dc com fluxo radial e rotor externo. Os resultados experimentais atenderam as espectativas de conjugado de 46 Nm, o máximo conjugado estático atingiu 48 Nm e a rotação a vazio obteve valor de 613 rpm à tensão nominal. Os ensaios de frenagem regenerativa com supercapacitores apresentaram resultados promissores com 50% da energia mecânica recebida durante a frenagem entregue na partida do veículo. / The present study aims to propose a methodology for the design of power traction depending on the distance traveled by electrical vehicles, and perform the basic design of an electrical machine to supply the traction load required. The calculations will be performed through an algorithm where the user enters the mechanical variables of the vehicle and receives the power and torque required and the basic machine design that should equip the vehicle. A case study was conducted for an electric scooter considering the designed dc brushless machine with radial flow and external rotor in order to validate the results. The experimental results met the target of 46 Nm of torque, the maximum static torque 48 Nm was reached, and the no-load rotation obtained was 613 rpm at nominal voltage. Regenerative braking tests with super capacitors showed a promising result: 50% of the received mechanical energy during braking was delivered to the vehicle starting.

The theme of this thesis is one of the latest trends in IT -- Green IT. For companies implementation of green IT means not only acknowledging its responsibility towards society and environment, but also substantial financial benefits and improved public perception of their business. There are several motivations for companies to go green. Green IT initiatives are increasingly supported by the legislation and various standards. Different procedures and approaches to help companies in their transformation are developing as well. The objectives of this thesis include the identification of key players, the benefits and barriers to green IT, and new opportunities. The aim of this thesis is to bring a comprehensive view of the green IT trend and provide enough quality information to obtain an overall view of the green IT trend and a possible basis for deeper interest in the subject. Another objective is to analyze the frameworks used for the implementation of green IT initiatives in organizations. The achievement is approached through research and analysis, and information available in the literature, published reports and websites dealing with green IT were used. Thesis contribution lies particularly in analysis of green IT frameworks, within which there was evaluated their interests in terms of green IT waves, green IT objectives, their use in the process of implementation green IT solutions, their locus and other attributes.