01_Apresentação Conceitos Fontes de Alimentação e Portfolio SITOP
m2cE 01_apresentação 11dezembro2013
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DESAFIO PRÁTICO M2cE FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO Investigadores MIT Portugal - IST Gonçalo Mendes | Henrique Pombeiro | Joana Rafael | João Santos | Ricardo Vicente
A ENERGIA NO MUNDO
Evolução do consumo mundial de energia
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
2
Em 2010 o consumo mundial de energia atingiu o valor de 12 milhões de tep sendo que 87% da parcela correspondeu a combustíveis fósseis.
Source: Sebenta de Gestão de Energia IST, Prof. Miguel Águas.
A ENERGIA EM PORTUGAL
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 3
Source: Directorate-General for Energy and Transport (DG TREN)
• Consumo de energia em crescimento; • Grande dependência de fontes não renováveis – insustentabilidade; • Grande dependência externa (88%) – insegurança;
ENERGIA FÓSSIL
O Problema
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 4
Com uma matriz energética mundial tão dependente dos combustíveis fósseis, existe uma grande emissão de gases com efeito de estufa (GEE) com impacto directo no aumento da temperatura do planeta e potenciando alterações climáticas. Estas alterações reflectem-se no aumento do nível médio dos oceanos por liquefacção dos pólos, na desertificação e diminuição da periodicidade de catástrofes naturais.
O PERCURSO DA ENERGIA
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 5
Energia Primária Representa a energia total disponível no recurso natural antes deste sofrer qualquer transformação (carvão, gás natural, petróleo bruto, biomassa). Energia Final É a energia disponibilizada aos consumidores para uso final e que è efectivamente medida nos contadores.
UM EXEMPLO DO PERCURSO DA ENERGIA
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 6
Candeeiro de leitura
Calor
Calor, Radiação invisível
Luz absorvida pelas paredes
2,75% Luz para ler um livro
Gás natural
Electricidade
Luz
Energia Útil Está directamente relacionada com a eficiência dos equipamentos que consomem energia final. A luz produzida para uma lâmpada é um ex. de energia útil, que devido a uma baixa conversão de electricidade será muito inferior à energia primária. Energia Produtiva Corresponde à parcela de energia útil que é efectivamente usada pelo consumidor e está relacionada com os seus hábitos comportamentais.
ENERGIA FÓSSIL - PROBLEMA
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 7
? Soluções
A tua escola é parte da solução e tu também podes ser!
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 8
A ESDD tem instalado sistemas de produção de energia renovável: • um sistema fotovoltaico de 16 kW • vários painéis solares para aquecimento das águas sanitárias do
pavilhão gimnodesportivo • e ainda um sistema eólico de 6 kW tornando esta escola pioneira na
utilização de energia renovável em edifícios escolares em Portugal!
A ESCOLA SEC. D. DINIS É PIONEIRA
GESTÃO DE ENERGIA
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 9
AS AUDITORIAS ENERGÉTICAS SÃO UMA FERRAMENTA DA GESTÃO DE ENERGIA NOS EDIFÍCIOS.
GESTÃO DE ENERGIA
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 10
Estrutura de consumo de energia final em Portugal
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 11
Source: Directorate-General for Energy and Transport (DG TREN), 2005
• Cerca de 30% da energia é consumida em edifícios; • 72% é energia eléctrica • Passamos 90% do nosso tempo no interior de edifícios • Estes representam uma boa oportunidade de intervenção
para melhoria da eficiência energética e redução de consumo;
O CONSUMO DA ENERGIA EM PORTUGAL
COMO É CONSUMIDA A ENERGIA?
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 12
Edifício de Serviços Os serviços de energia usados num edifício
• Climatização 24% (aquecimento e arrefecimento)
• Iluminação 23% • Águas quentes sanitárias
(AQS) 20% • Equipamentos multimédia 11%
Notas Providenciar conforto térmico* é um dos principais objectivos dos edifícios e do seu sistema de climatização, sendo também um dos maiores responsáveis pelo consumo energético em edifícios
ASSINATURA ENERGÉTICA DA ESCOLA SECUNDÁRIA D. DINIS
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 13
Edifício de Serviços Perfil de consumo energético desagregado da ESDD
Fonte: Tese de Mestrado “Eficiência Energética em Edifícios Escolares” de Mauro Custódio, IST
Notas De forma a verificar qual o peso de cada secção da escola foi efectuada a desagregação do perfil de consumo das várias escolas analisadas. Com a descrição das potências instaladas por bloco e com os factores de utilização calculados obteve-se a seguinte figura:
COMO É CONSUMIDA A ENERGIA NAS ESCOLAS?
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 14
Relações Energia/alunos e Energia/área das escolas analisadas
Fonte: Tese de Mestrado “Eficiência Energética em Edifícios Escolares” de Mauro Custódio, IST
COM CLIMATIZAÇÃO
SEM CLIMATIZAÇÃO
ILUMINAÇÃO
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 15
Edifício de Serviços “A electricidade usada para iluminação no mundo (20%) é superior àquela que é produzida nas centrais nucleares (18%)”
Fonte das imagens: Wikipédia.
ILUMINAÇÃO
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 16
Tipos de lâmpadas
Incandescentes Fluorescentes Compactas (CFL)
LEDs (Light Emitting Diode)
Fluorescentes Tubulares Descarga Alta Pressão
ILUMINAÇÃO
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 17
Eficácia luminosa entre tipos de lâmpadas
Fonte da imagem: Madison Gas & Electric
CLIMATIZAÇÃO
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 18
A ESDD tem instalado um sistema de AVAC com dois chillers Carrier 30RA120
EQUIPAMENTOS
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 19
Computador Portátil 10~50 W
Computador Fixo 40~150 W
Impressora 150~300 W
Vitrine Frigorífica ~3,2 kWh/24hrs
Máquina café 2000~5000 W
Energia e Potência
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 20
Energia e Potência A potência utiliza-se e a energia consome-se
• A potência de um equipamento é a sua capacidade máxima de consumo instantâneo de electricidade. A sua unidade é Watt (W)
• A energia é a multiplicação da potência do equipamento pelo tempo que é usado nessa potência. A sua unidade é Watt.hora (Wh)
• Exemplo:
• Um forno com uma potência de 2 kW (2 000 W) que esteja ligado durante meia hora consome 2 kW x ½ h = 1 kWh.
• Mas temos de tomar atenção! O forno pode não usar a potência durante toda a meia hora, pode usar apenas durante 20 minutos e nos restantes 10 minutos a temperatura desejada mantém-se. Aí, o forno consome:
• 2 kW x 20/60 h = 678 Wh (0,687 kWh)
MEDIÇÕES ENERGÉTICAS
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 21
Equipamentos de medição Residencial & edifícios de serviços
MEDIÇÕES ENERGÉTICAS
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 22
Exemplos de diagramas de consumo (IST Taguspark) Biblioteca
0 0.5
1 1.5
2 2.5
0:00
2:
00
4:00
6:
00
8:00
10
:00
12:0
0 14
:00
16:0
0 18
:00
20:0
0 22
:00
kWh
hh:mm
0
0.5
1
1.5
0:00
2:
00
4:00
6:
00
8:00
10
:00
12:0
0 14
:00
16:0
0 18
:00
20:0
0 22
:00
kWh
hh:mm
0
2
4
6
8
10
12
0:00
2:00
4:00
6:00
8:00
10:0
0
12:0
0
14:0
0
16:0
0
18:0
0
20:0
0
22:0
0
kWh
hh:mm
Núcleo de escritórios Anfiteatro de aulas
Sras. da limpeza ligam as luzes
Alunos começam a chegar
Luzes da sala 24h
Consumo standby
Trabalho “fora de horas” na 6ª
feira
Entrada do pessoal
Não há consumo standby Almoço
Sras. limpeza
Aulas
Dia útil Fim de semana
MEDIÇÕES ENERGÉTICAS
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 23
Como construir diagramas de consumo
Caraterização dos equipamentos e anotação da sua potência nominal (W) Caraterização dos horários de utilização do espaço (dos equipamentos) Multiplicando a potência pelo número de horas de utilização ….à Energia (kWh) Repetir para os dias típicos • Dias úteis (de semana) • Dias de fim de semana
Fazer a média entre dois meses à temos o diagrama médio de consumo para esse período.
Em alguns equipamentos podemos medir com um Energy logger
MEDIÇÕES ENERGÉTICAS
DESAFIO PRÁTICO M2cE FASE 1 EXERCÍCIO 1 - 1a) e 1b)
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
25
Está nas mãos da vossa equipa a selecção do espaço que vão estudar! Neste exercício, serão projectados, de forma aleatória, diapositivos que mostram fotografias tiradas em 5 diferentes espaços da vossa escola. Também serão distribuídos os diagramas de consumo de Energia eléctrica, nos meses de Setembro e Outubro, de cada um desses espaços. Lembrem-se que a forma como a Energia é consumida num dado espaço, vos pode fornecer informações preciosas... Caberá a cada equipa preencher a Tabela 1 com os códigos de cada diapositivo ou cada diagrama nas colunas dos 5 espaços correspondentes. O vosso desempenho na identificação dos espaços será classificado. Atenção: Só têm alguns seguntos por diapositivo, e há ratoeiras...
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
26
Estas são as Regras da classificação: • Cada foto correcta vale 2 Ponto positivos. • Cada foto errada vale 2 Ponto negativos. • Cada diagrama correcto vale 4 Ponto positivos. • Cada diagrama errado vale 4 Ponto negativos. O espaço em que vão trabalhar será escolhido por ordem de maior pontuação. Lembrem-se, cada equipa tem direito a escolher apenas um espaço e duas equipas não podem ter o mesmo espaço! Boa sorte!
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
27
DIAGRAMA D1
0
2
4
6
8
10
12
141 64 127
190
253
316
379
442
505
568
631
694
757
820
883
946
1009
1072
1135
1198
1261
1324
1387
kWh
Número acumulado de horas
Consumo de Energia em SET e OUT
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
28
DIAGRAMA D2
0
1
2
3
4
5
6
1 59 117
175
233
291
349
407
465
523
581
639
697
755
813
871
929
987
1045
1103
1161
1219
1277
1335
kWh
Número acumulado de horas
Consumo de Energia em SET e OUT
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
29
DIAGRAMA D3
0
5
10
15
20
25
30
351 53 105
157
209
261
313
365
417
469
521
573
625
677
729
781
833
885
937
989
1041
1093
1145
kWh
Número acumulado de horas
Consumo de Energia em SET e OUT
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
30
DIAGRAMA D4
024681012141618
1 63 125
187
249
311
373
435
497
559
621
683
745
807
869
931
993
1055
1117
1179
1241
1303
1365
kWh
Número acumulado de horas
Consumo de Energia em SET e OUT
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
31
DIAGRAMA D5
0
1
2
3
4
5
6
7
81 61 121
181
241
301
361
421
481
541
601
661
721
781
841
901
961
1021
1081
1141
1201
1261
1321
1381
kWh
Número acumulado de horas
Consumo de Energia em SET e OUT
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
32
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
33
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
34
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
35
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
36
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
37
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
38
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
39
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
40
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
41
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
42
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
43
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
44
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
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Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
46
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
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Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
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Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
49
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
50
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
51
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
52
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
53
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
54
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
55
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1a
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
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Desafio prático “A minha Escola é verde
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
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Fase 1 – Exercício 1b
Têm um grande desafio à vossa frente! Neste exercício, queremos que estudem o consumo de energia no espaço em que vão trabalhar e que construam o seu diagrama energético para um dia de semana e para um dia de fim-de-semana. As figuras 1 e 2, que deverão preencher, representam o formato destes diagramas. Claro....não é assim tão fácil!!! Para resolver este exercício terão que aplicar os conhecimentos que aprenderam na sessão de hoje, nomeadamente os diferentes consumos em edifícios de serviços e como os medir, energia e potência, equipamentos de monitorização... Ser-vos-á entregue o diagrama de consumos energéticos do vosso espaço no período Setembro a Outubro.
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1b
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
58
Terão ainda à vossa disposição um equipamento de medida da potência eléctrica, que funciona tal como vos foi demonstrado na sessão de formação. Com este equipamento poderão analisar a energia consumida por qualquer aparelho ligado a uma tomada. O monitorizador ficará à responsabilidade da vossa equipa durante as próximas semanas, por isso cuidem bem dele! O vosso desempenho neste exercício será classificado pelos monitores através da aproximação ao diagrama de consumos real. Têm até dia 22 de Janeiro para resolver este exercício! Podes esclarecer dúvidas através do email [email protected]. ENVIAR DIAGRAMAS EM FORMATO EXCEL! Boa sorte!
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1b
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
59
Algumas dicas: • Listem o tipo de iluminação ou equipamentos que identificarem no vosso espaço e tentem compreender os seus períodos de utilização ao longo dos dias... • Não se esqueçam que alguns espaços não têm um uso constante, mas ocasional. Nesses casos, o diagrama típico deve reflectir uma média entre os dias de uso e de não uso. • Dêem uma olhada no diagrama energético que vos foi entregue; Ele mede o consumo de energia eléctrica no vosso espaço ao longo dos meses de Outubro e Novembro. Quantas dias por semana é o vosso espaço utilizado? Quais são os valores médios de consumo? • Nos dias de não utilização, alguns consumos permanecem! Quais e que quantidade?!
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1b
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
60
kWh
Hora do dia
Figura 1 – Diagrama de consumos de Energia num dia típico de semana (SET a OUT).
Desafio prático “A minha Escola é verde
Fase 1 – Exercício 1b
MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO
61
kWh
Hora do dia
Figura 2 – Diagrama de consumos de Energia num dia típico de fim-de-semana (SET a OUT).
AGUARDAMOS PELOS RESULTADOS ATÉ BREVE! Investigadores MIT Portugal - IST Gonçalo Mendes | Henrique Pombeiro | Joana Rafael | João Santos | Ricardo Vicente