SISTEMA AUTONOMO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS PARA ALIMENTAÇÃO DE SITES DE TELECOMUNICAÇÕES E AR CONDICIONADO SOLAR SEMINÁRIO “ENERGIAS RENOVÁVEIS E SUSTENTABILIDADE.

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1 SISTEMA AUTONOMO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS PARA ALIMENTAÇÃO DE SITES DE TELECOMUNICAÇÕES E AR CONDICIONADO SOLAR SEMINÁRIO “ENERGIAS RENOVÁVEIS E SUSTENTABILIDADE EM EDIFÍCIOS”

2 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

3 Descrição do Projecto Integração 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

4 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

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6 Dimensionamento Identificação 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

7 Consumos Críticos Equipamentos da estação de telecomunicações RBS Sistema de segurança Câmaras de videovigilância Sensores de intrusão Sistema de gestão e monitorização Autómato Consumo médio contínuo: ~1,2 kWh

8 Consumos Variáveis Bombas de circulação Sistema de frio solar Sistema de purificação de água Frio solar Chiller de absorção Ventilo convector Sistema de produção de hidrogénio Purificação de água (Deionizador) Electrolizador Sistema de gestão e controlo Sensores Actuadores Consumos ‘autorizados’ pelo sistema de gestão apenas quando existe energia em excesso

9 Esquema de Princípio

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11 Solar Fotovoltaico  Potência instalada: 7 kWp @ 48Vdc;  Tecnologia: Silício Policristalino;  3 grupos de 10 módulos de 233 Wp;  Produção estimada: 9.649 kWh/ano

12 Eólico  Potência nominal aerogerador: 6 kW;  Velocidade de arranque @ 3m/s  Altura da torre: 12 metros;  Produção estimada: 7.800 kWh/ano

13 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

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16 Descrição  Sistema Solar Térmico 6 colectores; 13,2 m 2 Depósito de 500L de água quente  Produção de frio Chiller de absorção de 4,5 kWf Ventilo-convector 3 circuitos independentes de água Água quente Água fria Circuito interno do chiller de absorção (mistura de água com brometo de lítio)

17 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

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19 Sistema de Hidrogénio Pilha 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 hidrogénio O hidrogénio é produzido quando: Existe um excesso de energia eléctrica (produção > consumos) As baterias estão cheias A pressão do pulmão < 10 bar

20 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 + H 2 O;  Comunicações: RS232 + Ethernet

21 Pilha de Combustível

22 COMO FUNCIONAM AS PEMFC Membrana PEM e e e Electrões Protões e e e 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

23 Pilha de Combustível

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26 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

27 Esquema de Principio

28 Dimensionamento

29 Dimensionamento Pilha de combustível MarcaPlugPower ModeloGenCore 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) @10bar1.22 Qt de garrafas a utilizar3 Volume de água produzida (L)2 Electrolizador MarcaSchmidlin-DBS AG ModeloNM H2-1000 Quantidade1 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

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31 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

32 Recolha e Análise de Dados  Recolha automática via GSM;  Armazenamento diário;  Análise automática dos dados;  Geração de relatórios;  Visualização dos dados no portal;

33 Resultados Comissionamento

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35 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

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