DESAFIO PRÁTICO m2cEFASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Investigadores MIT Portugal - ISTGonçalo Mendes | Henrique Pombeiro | Joana Rafael | João Santos | Ricardo Vicente

GESTÃO DA ENERGIA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 2

A ENERGIA É E SEMPRE SERÁ UM FACTOR DE COMPETITIVIDADE DAS INSTITUIÇÕES

É TAMBÉM ESSENCIAL PARA O DESENVOLVIMENTO ECONÓMICO E SOCIAL E PARA A MANUTENÇÃO DOS PADRÕES DE CONFORTO E QUALIDADE DE VIDA!

NO ENTANTO A ENERGIA, COMO VIMOS ANTES, É CADA VEZ MAIS, UM RECURSO ESCASSO, QUE DEVEMOS VALORIZAR E RACIONALIZAR AO MÁXIMO

A GESTÃO DA ENERGIA É UM ACTO QUE NOS PERMITE SATISFAZER AS NOSSAS NECESSIDADES ENERGÉTICAS ATRAVÉS DE UMA OPTIMIZADA AFECTAÇÃO DE RECURSOS, OU SEJA, DE FORMA ENERGETICAMENTE MAIS ENERGETICAMENTE MAIS EFICIENTEEFICIENTE

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 3

Estratégias de eficiência energética activa como o meio mais directo para tornar os edifícios mais eficientes, através da economização de energia e redução de emissões de CO2

SISTEMAS SISTEMAS ACTIVOS: ACTIVOS: Mecânicos, usam novas tecnologias e gastam energia, menores PR

SISTEMAS SISTEMAS PASSIVOS:PASSIVOS: Sem gastos energéticos, fazem uso de elementos da envolvente arquitectónica e natural, mas maiores PR

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 4

•São um resultado de gestão de energia, mas que envolve custos;•São aplicáveis em várias áreas: AVAC, equipamentos, envolvente, iluminação comportamentos, etc..•Vamos dar-vos alguns exemplos!

Medidas de eficiência energética

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 5

Equipamentos de escritório

Equipamentos são ainda a carga eléctrica que mais cresce no mundo dos serviços, correspondedo até 20% do total. Há aqui uma boa oportunidade!

Computador Portátilaté 50 WComputador Fixo

(Só PC) até 150 W

Multifunçõesaté 600 W

-50%

Até 300W em stand-by!

Desligar em horas de não uso

Monitor LCD até 100 W

Equipamentos de escritório até 65% mais eficientes que o standard

LCD 15”: -60% que LCD 17”!!

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 6

Equipamentos de escritório

•A substituição de computadores desktop por laptop origina em média economias de electricidade na ordem dos 50%!!•Desligar monitores de PC (em média 100W) durante 14h por dia (fora do horário de trabalho e aos fins de semana) pode originar em média economias de energia de 1.4kWh/dia/monitor (aprox. 10€ por ano por monitor)•Se uma impressora típica de escritório estiver 10h por dia em stand-by pode consumir nesse estado até 3kW de electricidade por dia

•Equipamentos de escritório mais eficientes podem economizar até 65% dos consumos dos produtos standard hoje disponíveis no mercado•Monitores LCD de 15” (em média 130W) gastam em média menos 60% de electricidade do que monitores LCD 17”

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 7

Iluminação – Interior e exterior dos estabelecimentos

São uma parcela muito importante da electricidade nas escolas (>20%)

•Tipicamente nas escolas são encontradas constituído por lâmpadas de fluorescência, de descarga e de halogéneo.

Potência média de cada lâmpada

60W 16W8W(EXTERIOR 20-30W)

50W30W

(EXTERIOR)

150W

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 8

Iluminação – Interior e exterior dos estabelecimentos

Eficácia luminosa dos diferentes tipos de lâmpadas

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 9

Iluminação – Interior e exterior dos estabelecimentos

São uma parcela muito importante da electricidade nas escolas (>20%)

Descarga: 20000hCompacta tubular: 8000h

Cor branca: TrabalhoCor amarela: Descanso

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 10

Medidas comportamentais

Uma das medidas mais genéricas para a redução deconsumos é a consciencialização dos utilizadores paraa correcta utilização dos equipamentos e iluminação da escola!

•Desligar as luzes sempre que estas não sejam necessárias (a economia de energia em kWh corresponde à electricidade poupada nessas horas)•Aproveitar o máximo de luz natural, evitando a utilização de iluminação artificial (imagina por ex, que as aulas na tua escola decorriam com uma preocupação com a orientação solar...qual seria o benefício??!)•Manter as entradas de luz natural limpas e desobstruídas e no Verão tomar particular atenção ao sombreamento•Desligar equipamentos quando não são necessários (nas salas de aula, na cafetaria, auditório, gimnodesportivo, etc!)•Designar inspectores e equipas da energia!!

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 11

Envolvente

Embora mais difíceis de implementar, também é possível pensarmos em medidas passivas!

•A aplicação de isolamento exterior nas paredes exteriores pode gerar economias na ordem dos 20-30% no consumo de calor (custo de instalação até 80€/m2 de parede)

•A substituição de envidraçados por novos sistemas com controlo climático pode reduzir gastos em climatização entre 15 a 20%, custando em média 300€ por janela

•Utilização de vegetação para sombreamento das superfícies orientadas a Sul no Verão e para a redução da temperatura do ar em volta do edificio (custa apenas o preço de umas árvores!!)

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 12

Sistemas solares térmicos

São sistemas muito eficientes devido à tecnologia ser muito madura e em Portugal podem eliminar até 80% dos custos em aquecimento de águas

Características típicas:•Custos totais de instalação em PT na ordem dos 650€/kW•Um colector solar tem em média 2m2

•O factor de conversão de área de colector para potência é 0.7kW/m2

NOTA: Para a produção do sistema solar considerem um valor médio de 3.7h de sol por dia (ou aprox. 900kWh/m2/ano)

O POTÊNCIAL SOLAR EM PORTUGAL

Na UE Portugal é depois da Grécia e de Espanha, o país com maior potencial de aproveitamento de energia solar, com mais de 2300h/ano na região Norte e mais de 3000h/ano no Algarve.

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 13

TECNOLOGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

Baseia-se na conversão directa de energia solar em energia eléctrica.

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 14

EFEITO FOTOELÉCTRICO

O Efeito fotoeléctrico observado pela primeira vez por Edmond Becquerel em 1839.

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 15

COMO FUNCIONA UM SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 16

Exercício Prático – Parte 1DADOS DO SISTEMA FOTOVOLTAICO DA ESDD

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 17

• Tecnologia de silicone cristalina (Suntech) 129 Wp por painel

• Área total dos painéis 1.64m2 x 90 =147.5 m2

• custo unitário por painel 479€

• investimento de cerca de 3000 €/ kWp instalado (contempla inversores, sistemas de monitorização). Preço total da instalação 59100€.

Instalação de 90 painéis fotovoltaicos na cobertura do Pav. Gimnodesportivo com uma potência pico de 19,7kWp.

Exercício Prático – Parte 1MONITORIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DO PV

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 18

• Horas em operação: 5949.8h• Nº de horas num ano: 365 dias x

24h = 8760h anuais

Com os dados que podem observar no medidor do sistema fotovoltaico da Escola, qual consideram ser a energia média anual produzida pelo sistema desde que foi feita a instalação?

• Segundo sabemos, este sistema foi instalado em Março de 2010, podem fazer a leitura do número de horas totais desde que o sistema entrou em operação (“Oper. hr.”) no medidor, e fazer a média anual.

Exercício Prático – Parte 1MONITORIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DO PV

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 19

• Horas em operação: 5949.8h (aprox. 8 meses, de Março a Outubro 2010)

• Nº de horas ano: 365 dias x 24h = 8760h

A energia média annual produzida pelo sistema fotovoltaico da escola é de 31 701.9 kWh.O Sistema PV produz cerca de 8.6% do consumo anual da escola (366 956kWh).

Factor de correcção

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 20

Exercício Prático – Parte 1PERÍODO DE RETORNO DO INVESTIMENTO

Será que a vossa escola já recuperou o investimento feito neste sistema fotovoltaico, através da energia economizada, uma vez que já não tem que comprar à rede (pois agora está a produzi-la)?

Vamos calcular o período simples de retorno deste investimento.

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 21

PV: Mais de 5 anos

Exercício Prático – Parte 1PERÍODO DE RETORNO DO INVESTIMENTO

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 22

Exercício Prático – Parte 1PERÍODO DE RETORNO DO INVESTIMENTO

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 23

Exercício Prático – Parte 1PERÍODO DE RETORNO DO INVESTIMENTO

Será que a vossa escola já recuperou o investimento feito neste sistema fotovoltaico, através da energia economizada, uma vez que já não tem que comprar à rede (pois agora está a produzi-la)? Vamos calcular o período simples de retorno deste investimento.

A vossa escola terá o retorno do investimento em energia solar fotovoltaica em aproximadamente 13 anos!

ESTIMAR A PRODUÇÃO – PV GISPVGIS website

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 24

RESULTADOS – PV GIS(http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php#)

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 25

Total anual de produção de electricidade estimada com o PVGIS = 28800 kWh ano

DESAFIO PRÁTICO M2cEFASE 2 EXERCÍCIO 2a

Desafio prático “A minha Escola é verde

Fase 2 – Exercício 2ª - Parte 2 - A realizar em grupo, em casa ou na escola

Com base nos diagramas de carga que discutiram com os monitores na última sessão (dias de semana e de fim de semana), deverão agora estudar o potencial de utilização da tecnologia solar fotovoltaica para providenciar parte das necessidades de energia elétrica anuais do vosso espaço.

Vamos supor que o vosso grupo pretende expandir a central fotovoltaica já existente para outros blocos da escola, nomeadamente para o bloco que estão a estudar.

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 27

Desafio prático “A minha Escola é verde

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 28

• Calculem qual teria que ser a dimensão do sistema a implementar, i.e. quantos painéis e que potência pico seria necessária, para colmatar 50% das necessidades médias anuais do bloco em estudo. Não se esqueçam que, em primeiro lugar, têm que saber quais as necessidades anuais do vosso espaço!

Para resolverem este exercício usem o simulador PVGIS! • Atenção, devem verificar qual a área disponível (por exemplo

nas coberturas dos edifícios) para receber o novo sistema de painéis fotovoltaicos no vosso espaço, de forma a perceberem a exequibilidade desta medida.

Não se esqueçam que a melhor exposição solar é a Sul, e quanto mais radiação os painéis fotovoltaicos captarem melhor será a sua produção energética.

Têm disponível uma planta da vossa escola à escala 1 - 1000, onde podem medir a área disponível para a colocação dos painéis. Indiquem na planta onde os iriam colocar e a área que ocupariam.

INTEGRAÇÃO DE MAIS FOTOVOLTAICOS NA ESDD?

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 29

N

ESCALA 1:1000

INTEGRAÇÃO DOS FOTOVOLTAICOS NA ESCOLA

MELHORES CIDADES FASE 2 – ESTUDOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 30

Possibilidades:

•No telhado

•Sobre o telhado

•No solo

•Nas fachadas

AGUARDAMOS PELOS RESULTADOSATÉ BREVE!

Investigadores MIT Portugal - ISTGonçalo Mendes | Henrique Pombeiro | Joana Rafael | João Santos | Ricardo Vicente