NET PLAN 2010

SISTEMA AUTONOMO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS PARA

ALIMENTAÇÃO DE SITES DE TELECOMUNICAÇÕES E

AR CONDICIONADO SOLAR

SEMINÁRIO

“ENERGIAS RENOVÁVEIS E SUSTENTABILIDADE EM EDIFÍCIOS”

Objectivo Investigar e desenvolver a integração de vários sistemas de

produção de energia com base em Fontes de Energias Renováveis (FER)

Diversificar soluções de alimentação de energia em instalações isoladas (eg. sites de telecomunicações remotos)

Gerir e Monitorizar vários sistemas integrados de produção de energia através de FER

Testar soluções de redução de consumos: Ar condicionado Solar

Gestão Técnica Centralizada(Deslastre de cargas)

Produzir Hidrogénio quando existir excesso de energia

Descrição do ProjectoIntegração de várias fontes de energias renováveis para produção de electricidade, climatização solar e produção local de hidrogénio com objectivo de fornecer ao site de telecomunicações a energia necessária para o seu funcionamento.

Sistema completamente autónomo

SOLAR FOTOVOLTAICO EÓLICO PILHA DE

HIDROGÉNIO

PRODUÇÃO LOCAL DE

HIDROGÉNIO

AR CONDICIONADO

SOLARMONITORIZAÇÃ

O & GESTÃO

Inovação

Integração de diferentes tipos de tecnologias inovadoras num único sistema

Utilização de ar condicionado solar (baixa potência) para cabines técnicas de telecomunicações

Produção e armazenamento local de hidrogénio utilizando Fontes de Energias Renováveis

Novas técnicas de gestão de consumos e produção energia

ENGENHARIA DO SISTEMA

DimensionamentoIdentificação das necessidades energéticas

Monitorização dos consumos dos equipamentos de telecomunicações

Determinação da autonomia

Dimensionamento do Sistema

Previsão de consumos dos equipamentos do sistema de FER

Bombas de circulação

Frio solar

Sistema de produção de hidrogénio

Sistema de gestão e controlo

Cálculo e dimensionamento de

Fontes de energia

Banco de baterias

Consumos Críticos

Equipamentos da estação de telecomunicaçõesRBS

Sistema de segurançaCâmaras de videovigilânciaSensores de intrusão

Sistema de gestão e monitorizaçãoAutómato

Consumo médio contínuo: ~1,2 kWh

Consumos Variáveis

Bombas de circulaçãoSistema de frio solarSistema de purificação de água

Frio solarChiller de absorçãoVentilo convector

Sistema de produção de hidrogénioPurificação de água (Deionizador)Electrolizador

Sistema de gestão e controloSensoresActuadores

Consumos ‘autorizados’ pelo sistema de gestão apenas quando existe energia em excesso

Esquema de Princípio

FONTES DE ENERGIA

Solar Fotovoltaico Potência instalada: 7 kWp @ 48Vdc;

Tecnologia: Silício Policristalino;

3 grupos de 10 módulos de 233 Wp;

Produção estimada: 9.649 kWh/ano

Eólico Potência nominal aerogerador: 6 kW;

Velocidade de arranque @ 3m/s

Altura da torre: 12 metros;

Produção estimada: 7.800 kWh/ano

Sala Técnica Banco de baterias de 3.000 Ah @ 48Vdc; 4 dias de autonomia

Quadro eléctrico principal

Reguladores de carga (solar + eólico)

Limitador de tensão

Inversor de 3500 W

SISTEMA DE FRIO SOLAR

Descrição

Sistema Solar Térmico

• 6 colectores; 13,2 m2

• Depósito de 500L de água quente

Produção de frio

• Chiller de absorção de 4,5 kWf

• Ventilo-convector

3 circuitos independentes de águaÁgua quente

Água fria

Circuito interno do chiller de absorção (mistura de água com brometo de lítio)

Principio de Funcionamento

• Este equipamento entra em funcionamento quando a água do depósito de acumulação solar atinge 80 ºC; é possível arrefecer a água do circuito de frio entre 7 e 12 ºC.

•A água fria é utilizada pelo ventilo-convector cuja função é extrair o calor da zona a climatizar.

• A água do 1º circuito é aquecida pelos colectores solares e armazenada no depósito de 500L.

• O chiller utiliza a água quente como meio de produção de água refrigerada através de processos termodinâmicos internos

SISTEMA DE HIDROGÉNIO

Sistema de HidrogénioPilha de combustível

Entra em funcionamento quando as principais fontes de energia não

conseguem, por si só, alimentar as cargas.

É alimentada por dois pulmões de hidrogénio (baixa e alta pressão).

O hidrogénio utilizado provem principalmente da produção local (baixa pressão)

mas também pode utilizar hidrogénio industrial (alta pressão)

Produção de hidrogénioO hidrogénio é produzido quando:

• Existe um excesso de energia eléctrica (produção > consumos)

• As baterias estão cheias

• A pressão do pulmão < 10 bar

Pilha de Combustível Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)

Potência: max. 5kW ;

Combustível: Hidrogénio gasoso @99.95%

Autonomia: H2 produzido localmente: ~20 minutos; H2 Industrial: ~15 horas;

Tensão de funcionamento: -46 a – 55 Vdc;

Bateria de 18Ah para arranque inicial

Emissões: Calor + H2O;

Comunicações: RS232 + Ethernet

Pilha de Combustível

Pilha de CombustívelCOMO FUNCIONAM AS PEMFC

Membrana PEM

e eeElectrões

Protões

e ee

Oxigénio (do ar) e

e

Água

Calor

Os subprodutos do processo são electricidade, água e

calor.

A electricidade é gerada por um processo electroquímico em vez da combustão...

Electricidade

e

As Fuel Cells recombinam hidrogénio com oxigénio para

produzir electricidade...

Moléculas de hidrogénio

e

e

Pilha de Combustível

Pilha de Combustível

Pilha de Combustível

Produção Local de Hidrogénio Purificação de água

• 1000L de água da rede• Deionizador: 3L/h; >5 MΩ·cm• 30L de água ultra-pura

Produção de hidrogénio• Electrolizador: 1.000 cc/min @10

bar• Armazenado em baixa pressão• ~30 h para encher o pulmão

Armazenamento do hidrogénio• Baixa pressão: 300 L @ 10 bar• Alta pressão: 300L @ 200 bar

Esquema de Principio

Dimensionamento

DimensionamentoPilha de combustível  

Marca PlugPower

Modelo GenCore 5B48

Potência a fornecer (kW) 3

Pressão de alimentação em H2 (bar) 4.4 - 7.6

Consumo de H2 @3kW (slpm) 34

Consumo de H2 @3kW (Nm3/h) 2.04

Água produzida (L/h) 2

Tempo de funcionamento requerido (h) 1

Consumo previsto de H2 @6 bar (Nm3) 2.04

Volume de H2 (Nm3) @10bar 1.22

Qt de garrafas a utilizar 3

Volume de água produzida (L) 2

Electrolizador  Marca Schmidlin-DBS AG

Modelo NM H2-1000

Quantidade 1

Consumo electrico (kW) 0.45

Produção de H2 (Nm3/h) 0.06

Consumo de água (L/h) 0.075

Volume de H2 a produzir (Nm3) 1.22

Tempo de funcionamento (h) 21

Funcionamento por dia (h/dia) 4

Tempo de funcionamento (dias) 5.3

Consumo total de água (L) 1.58

Depósito de água (L) 2

SISTEMA DE GESTÃO E CONTROLO

Gestão e Controlo Monitorização dos equipamentos constituintes dos sistemas;

Análise dos inputs/outputs de cada sistema;

Gestão da energia produzida e dos consumos;

Envio de Alarmes;

Acesso remoto via GSM;

GSM

Recolha e Análise de Dados Recolha automática via GSM;

Armazenamento diário;

Análise automática dos dados;

Geração de relatórios;

Visualização dos dados no portal;

Resultados Comissionamento

18/04/

2009

19/04/

2009

20/04/

2009

21/04/

2009

22/04/

2009

23/04/

2009

24/04/

2009

25/04/

2009

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Produção de H2 vs. Produção de Energia

Produção Eólica [kWh/dia]Produção Solar [kWh/dia]Consumos [kWh/dia]Produção de hidrogénio (h)

kWh/

dia

Hor

as

RESULTADOS

Desenvolvimento de competências internas em Sistemas Híbridos de FER

Agregação de diferentes tecnologias associadas à produção de energia (eléctrica/térmica)

Alimentação e climatização do site de telecomunicações só com FER

Aumento da eficiência energética das instalações isoladas (eg. sites de telecomunicações)

Verificação da diminuição da dependência de soluções usando combustíveis fósseis

Resultados

NET PLAN – TELECOMUNICAÇÕES E ENERGIA, S. A.

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