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- 1. DESAFIO PRÁTICO M2cE FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO Investigadores MIT Portugal - IST Gonçalo Mendes | Henrique Pombeiro | Joana Rafael | João Santos | Ricardo Vicente
- 2. A ENERGIA NO MUNDO Evolução do consumo mundial de energia Source: Sebenta de Gestão de Energia IST, Prof. Miguel Águas. MELHORES CIDADES Em 2010 o consumo mundial de energia atingiu o valor de 12 milhões de tep sendo que 87% da parcela correspondeu a combustíveis fósseis. FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 2
- 3. A ENERGIA EM PORTUGAL 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; MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 3
- 4. ENERGIA FÓSSIL O Problema 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. MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 4
- 5. O PERCURSO DA ENERGIA 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. MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 5
- 6. UM EXEMPLO DO PERCURSO DA ENERGIA Candeeiro de leitura Gás natural 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. Calor Electricidade Calor, Radiação invisível Luz Luz absorvida pelas paredes 2,75% Luz para ler um livro MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 6
- 7. ENERGIA FÓSSIL - PROBLEMA Soluções MELHORES CIDADES ? FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 7
- 8. A ESCOLA SEC. D. DINIS É PIONEIRA A tua escola é parte da solução e tu também podes ser! 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! MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 8
- 9. GESTÃO DE ENERGIA AS AUDITORIAS ENERGÉTICAS SÃO UMA FERRAMENTA DA GESTÃO DE ENERGIA NOS EDIFÍCIOS. MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 9
- 10. GESTÃO DE ENERGIA MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 10
- 11. O CONSUMO DA ENERGIA EM PORTUGAL Estrutura de consumo de energia final em Portugal 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; MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 11
- 12. COMO É CONSUMIDA A ENERGIA? 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 MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 12
- 13. ASSINATURA ENERGÉTICA DA ESCOLA SECUNDÁRIA D. DINIS Edifício de Serviços Perfil de consumo energético desagregado da ESDD 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: Fonte: Tese de Mestrado “Eficiência Energética em Edifícios Escolares” de Mauro Custódio, IST MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 13
- 14. COMO É CONSUMIDA A ENERGIA NAS ESCOLAS? Relações Energia/alunos e Energia/área das escolas analisadas COM CLIMATIZAÇÃO SEM CLIMATIZAÇÃO Fonte: Tese de Mestrado “Eficiência Energética em Edifícios Escolares” de Mauro Custódio, IST MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 14
- 15. ILUMINAÇÃO 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. MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 15
- 16. ILUMINAÇÃO Tipos de lâmpadas Incandescentes Fluorescentes Compactas (CFL) Fluorescentes Tubulares MELHORES CIDADES LEDs (Light Emitting Diode) Descarga Alta Pressão FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 16
- 17. ILUMINAÇÃO Eficácia luminosa entre tipos de lâmpadas Fonte da imagem: Madison Gas & Electric MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 17
- 18. CLIMATIZAÇÃO A ESDD tem instalado um sistema de AVAC com dois chillers Carrier 30RA120 MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 18
- 19. EQUIPAMENTOS Computador Portátil 10~50 W Vitrine Frigorífica ~3,2 kWh/24hrs MELHORES CIDADES Computador Fixo 40~150 W Impressora 150~300 W Máquina café 2000~5000 W FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 19
- 20. Energia e Potência 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) MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 20
- 21. MEDIÇÕES ENERGÉTICAS Equipamentos de medição Residencial & edifícios de serviços MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 21
- 22. MEDIÇÕES ENERGÉTICAS Exemplos de diagramas de consumo (IST Taguspark) Núcleo de escritórios Biblioteca Anfiteatro de aulas Luzes da sala 24h Aulas 2 1.5 Alunos começam a chegar 22:00 20:00 18:00 16:00 14:00 12:00 10:00 hh:mm Não há consumo standby Entrada do pessoal Trabalho “fora de horas” na 6ª feira 8:00 6:00 0 4:00 22:00 20:00 18:00 16:00 14:00 12:00 8:00 10:00 0.5 hh:mm hh:mm Sras. da limpeza ligam as luzes 6:00 4:00 2:00 0:00 22:00 20:00 18:00 16:00 14:00 12:00 8:00 10:00 0 6:00 0 4:00 2 2:00 0.5 0:00 4 2:00 1 1 0:00 6 1.5 kWh 8 kWh 2.5 10 kWh 12 Consumo standby Almoço Sras. limpeza Dia útil Fim de semana MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 22
- 23. MEDIÇÕES ENERGÉTICAS MEDIÇÕES ENERGÉTICAS Como construir diagramas de consumo Caraterização dos equipamentos e anotação da sua potência nominal (W) Em alguns equipamentos podemos medir com um Energy logger 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. MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 23
- 24. DESAFIO PRÁTICO M2cE FASE 1 EXERCÍCIO 1 - 1a) e 1b)
- 25. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a 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... MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 25
- 26. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a 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! MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 26
- 27. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a DIAGRAMA D1 14 Consumo de Energia em SET e OUT 12 kWh 10 8 6 4 2 1 64 127 190 253 316 379 442 505 568 631 694 757 820 883 946 1009 1072 1135 1198 1261 1324 1387 0 Número acumulado de horas MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 27
- 28. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a DIAGRAMA D2 Consumo de Energia em SET e OUT 6 5 kWh 4 3 2 1 1 59 117 175 233 291 349 407 465 523 581 639 697 755 813 871 929 987 1045 1103 1161 1219 1277 1335 0 Número acumulado de horas MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 28
- 29. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a DIAGRAMA D3 35 Consumo de Energia em SET e OUT 30 kWh 25 20 15 10 5 1 53 105 157 209 261 313 365 417 469 521 573 625 677 729 781 833 885 937 989 1041 1093 1145 0 Número acumulado de horas MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 29
- 30. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a DIAGRAMA D4 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 1 63 125 187 249 311 373 435 497 559 621 683 745 807 869 931 993 1055 1117 1179 1241 1303 1365 kWh Consumo de Energia em SET e OUT Número acumulado de horas MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 30
- 31. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1a DIAGRAMA D5 8 Consumo de Energia em SET e OUT 7 6 kWh 5 4 3 2 1 1 61 121 181 241 301 361 421 481 541 601 661 721 781 841 901 961 1021 1081 1141 1201 1261 1321 1381 0 Número acumulado de horas MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 31
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- 57. Desafio prático “A minha Escola é verde 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. MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 57
- 58. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1b 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 escolas@mitportugal.org. ENVIAR DIAGRAMAS EM FORMATO EXCEL! Boa sorte! MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 58
- 59. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1b 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?! MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 59
- 60. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1b kWh Figura 1 – Diagrama de consumos de Energia num dia típico de semana (SET a OUT). Hora do dia MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 60
- 61. Desafio prático “A minha Escola é verde Fase 1 – Exercício 1b kWh Figura 2 – Diagrama de consumos de Energia num dia típico de fim-de-semana (SET a OUT). Hora do dia MELHORES CIDADES FASE 1 - DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO 61
- 62. AGUARDAMOS PELOS RESULTADOS ATÉ BREVE! Investigadores MIT Portugal - IST Gonçalo Mendes | Henrique Pombeiro | Joana Rafael | João Santos | Ricardo Vicente